战场“蜂鸟”Ａ１６０无人机

2008年11月下旬，波音公司研制的A160T无人机在试飞中首次实现了齿轮变速，标志着关键技术达到了设计目标。与此同时，波音公司开始向美国特种作战司令部(SOCOM)陆续交付lO架A160T，用于承担作战测试与评估。在历经了长达10年的研制与发展后，A160T已经日趋成熟，正在紧锣密鼓地验证各种任务载荷，尝试逐步扩大作战用途，发展成为美国军事行动的新利器。

关键技术

A160T的关键技术在此前的A160无人直升机计划中已经得到了广泛验证。早在1998年初，美国国防部先进研究项目局(I)ARPA)产生了研制一种更加节省燃油的旋翼无人机的设想，当时提出的目标十分苛刻，要求续航时间长达62小时、最大航程达到8550千米。这些指标对传统直升机技术是一个严峻挑战，亟待需要设计理念的突破和关键技术的创新，才有可能解决垂直起降与长续航能力之间的矛盾。

长期以来，直升机大多采用了铰接式挠性桨叶，旋翼转速一般都是按照最大重量和最大飞行速度来确定，通常都以100％转速工作，以避免产生过大的振动。但是，在飞行速度和重量低于最大值时，特别是在低速前飞状态下，旋翼转速都会高于所需值。由此带来的问题是，桨叶的升阻比降低，产生了额外的阻力，又迫使发动机输出较大功率来保持必需的升力，由此消耗了大量燃油，导致续航能力显著降低。

经过一系列评估，DARPA在1998年6月授予了边疆系统公司一项价值达3000万美元的合同，研制和验证一种具有长续航能力的A160型无人直升机，并命名为“蜂鸟”，寓意能够自如悬停和长时间飞行。DARPA之所以青睐A160的设计方案，很大程度上是看好边疆系统公司掌握的“最佳转速旋翼”(OSR)专利技术，认为它有可能突破传统旋翼只能在一个转速范围内工作的限制。

与传统技术的工作机理不同，OSR技术的关键之处是采用了一个刚性桨叶系统和一台活塞式发动机，可以根据实际飞行状态的需要及时改变旋翼转速，调整发动机功率，从而减少油耗，降低噪音，由此增加了航程或者载荷，延长了续航时间。

边疆系统公司利用在复合材料桨叶制造技术方面的突破，研制出一种轻型刚性旋翼系统。A160原型机采用了独特的大展弦比三桨叶刚性旋翼，具有较低的叶尖速度和较低桨盘载荷。刚性桨叶从桨根到桨尖的厚度/弦长比逐渐变小，从而改善了升阻比。由于根部弯曲刚度特别大，基本上没有挥舞运动，仅有变距运动，从而克服了与旋翼转速变化有关的结构动力学问题。A160的大直径旋翼在转速降低到150－350转，分时，可以有效地获得空中盘旋所需的升力，因此，该机在目标上方盘旋时，旋翼所需的动力减少将近一半。

其次，边疆系统公司为A160选用了一台高性能的“苏巴鲁”活塞式发动机，容易实现转速变化。活塞式发动机的转速范围宽，可以通过有效改变功率，使得旋翼在50％－100％转速之间变化。由此，A160能够明显减少油耗，增强续航能力。

自从计划启动后，边疆系统公司共制造了3架A160无人机。其中，A00I原型机采用三桨叶旋翼系统，于2002年1月29日实现了首飞。初步试飞结果表明，某些性能暂时无法满足预计的指标，为此决定采取一些措施加以改善，其中之一是A002和A003原型机换装了四桨叶旋翼系统，将旋翼升力提高了30％。

逐步完善总体设计

A160T的问世标志着OSR专利已经从技术验证阶段进入到型号发展阶段。2004年5月，波音公司为了增强了自身在无人机领域的研发能力，收购了边疆系统公司。此后，鬼怪工厂负责继续推动A160计划发展，并在当年9月重新开始了A160的试飞工作，测试主旋翼在不同转速下的飞行情况。为了进一步扩大飞行包线。确定未来各阶段的试飞目标，研制人员为A160换装了一台6缸“苏巴鲁”发动机，在2005年11月30日首次升空。

然而，试飞数据表明，A160的发动机仍然存在最大功率不足的缺陷。为此，鬼怪工厂根据作战使用的实际需求，在2006年初着手为A160换装一台更大功率的PW207D涡轮轴发动机。于是，A160T无人机正式浮出水面，其中T代表了涡轮型(Turbine)。此前，普惠加拿大公司生产的PW207D发动机已经应用到贝尔427直升机和“鹰眼”无人机上，其连续工作时的功率为460千瓦，起飞功率达到520千瓦，可以有效地满足“蜂鸟”对增加功率的要求。

与此同时。考虑到涡轮轴发动机的转速范围明显不同于活塞式发动机，研制人员还专门设计了一个双速传动齿轮箱，以便充分发挥OSR技术的优势，，双速传动装置采用了电动的碳基离合器，用来控制一个2:1的太阳与行星齿轮传动系统，这样，在发动机转速保持恒定的情况下，旋翼可以在飞行过程中改变转速。根据最新消息，A160T在2008年11月25日的试飞中已经成功地实现了齿轮变速，这一里程碑标志着“蜂鸟”的动力系统已经趋于成熟。

同时也应看到，PW207D发动机作为一种商用直升机动力装置，在高度特性方面存在先天不足，因此在一定程度上限制了A160T的飞行包线。与9140米飞行高度的设计指标相比，A160T在携带454千克载荷的情况下，目前升限还只能达到6100米。尽管距设计目标还存在一定差距，A160T仍然可以用于投放补给或攻击目标，只是在高海拔地区执行任务时会有些力不从心。

A160T超强续航能力的另一个关键之处在于机身的结构设计。A160T的流线形机身长10.6米，不仅具有很小的阻力，而且结构重量较轻，主要得益于采用了碳纤维复合材料制造。它的最大起飞重量为2950千克，其中空重大约仅为1045千克，却能携带1045千克燃油和860千克的有效载荷，

自从2007年6月15日首飞成功后，A1603、在近半年时间里先后完成了9次试飞，续航时间逐步增加到12.1小时，似乎距离18小时的续航目标已经指日可待。12月10日，A160T开始进行第10次试飞，在距地面约701米高度飞行时，A160T突然从半空坠落到地面，机体和航空电子设备箱完全损坏。

波音公司的事故调查委员分析了可能引发事故的各种潜在因素，最后得出结论：当时飞行计算机中的传感器数据在试飞期间停止更新，结果导致了传感器对控制系统的反馈失效，使A160T脱离了可控飞行状态，以几乎垂直的角度撞向地面。为此，研制人员首先按照近期解决方案修改了飞行控制系统，确保试飞工作得以重新开始，远期解决方案的目标是完全消除因单点控制系统故障可能引发的任何一种重复性故障。

恢复试飞后，在2008年5月14－15

日的一次飞行中，A160T的最大速度达到了260千米/小时，创造了最大续航时间18.7小时的世界纪录。

加紧测试尖端系统

作为一种技术验证平台，A160T初步配置了光电与红外探测系统、激光瞄准指示器等有效载荷，用于检验潜在的作战能力。2008年初，该机在一次演习中，首次为其它的机载和地面装备提供了更多的情报、监视、侦察(ISR)和态势感知，同时还连接和增强了空中/地面通信网络。为了更加敏锐地发现和跟踪更多地面目标，DARPA专门为A160T量身定做了三种全新的传感器，旨在为“蜂鸟”打造出一对“火眼金睛”。

目前，A160]、正在试飞一种“森林人”(Forester)雷达，Forestm是“可穿透树叶实施侦察、监视、跟踪和交战雷达”英文缩写。顾名思义，DARPA针对A160T的潜在用途，专门立项研制一种可以穿透丛林而发现地面移动目标的雷达，主要用于探测和跟踪在密林中徒步行进的部队。

这是一种大型合成孔径雷达，以超高频工作，长6.55米的大型相控阵天线悬挂在机身腹部，通过机械驱动旋转。当A160T在6000米高空盘旋时，该雷达通过90°的累积扫描，每40－50秒就可以覆盖250千米的区域，作战使用中，“森林人”雷达可以提供远距和持续的广域监视，在32千米距离之外探测和跟踪到移动中的士兵和车辆，并识别出可能的埋伏地点。

与此同时，DARPA还在为A160T发展一种“自主式全方位对地实时监视成像系统”(ARGUS－IS)，简称为“百眼巨人”，通常安装在一个吊舱内，，实质上，这是一种具有“十亿像素”的广域视频传感器，利用一组可操纵的传感器“光束”，可以同时对至少50个目标进行实时监控和跟踪，满足地面上不同用户的需要。目前，波音公司正在按照合同，将“百眼巨人”的吊舱加装到一架A160T上，预计将在2010年开始试飞。

就技术而言，这种传感器的视场范围还只能达到45°，因此有可能将采用4块商用的互补金属氧化物半导体(CMOS)高密度焦平面阵列，通过一个单独的光学设备，将视频信息拼接成一个完整图像，有效地避免了当前“捕食者”无人机所携带高分辨率传感器因视场狭窄而存在的“吸管效应”。据报道，“百眼巨人”可以从3900米的高度对一个半径为2.96千米的区域成像，光束分辨率约为0.15米，帧速率至少为10赫兹。

根据DARPA的设想，A160T在未来还可能采用一种“可负担的自适应保形FSA雷达”(AACEIt)。这是雷锡恩公司研制的一种工作在Ka波段的有源相控阵雷达，通过隔行扫描提供高分辨率合成孔径雷达和地面移动目标指示的功能，具有极高的数据更新率，可以稳定地指向所关注的地区，将极大地增强侦察、监视、目标截获和跟踪等任务能力。同时，AACER雷达还可以采用电子扫描波束用于宽带通信，具备高速率通信的功能、2008年2月，AACER雷达原型机安装在美国陆军的一架“黑鹰”直升机上进行试飞，一旦应用于A1603、上，将会相应地改变其外部构型。

不断扩大任务范围

尽管A160T直接瞄准一些基本的无人机角色，如侦察、监视、目标截获和通信中继等，但波音公司表示，A160T具备的各种能力，可以完成更多的作战任务。早在2002年，SOCOM就在DARPA建议下发起了一项称为“特种作战长续航验证”(SLED)项目。到了2005年，SOCOM正式决定采购lO架A160T，成为“蜂鸟”的第一个用户。从今年初开始，SOCOM正在评估A160T承担各种作战任务的能力，以确定是否能够完全满足未来的作战要求。

SOCOM首先看好A160T承担起战场补给和伤员撤离任务。2007年9月26日，A160T在试飞中携带了454千克的外部载荷，初步表明了潜在能力。今年，SOCOM将重点评估在紧急情况下，A160T能否携带一个360千克的“独木舟”货物吊舱实施战场补给和伤员救护，最好还能为前线士兵运送一辆小型无人驾驶车辆。此外，SOCOM还希望A160T可以执行心理战任务，在战场上实施广播宣传和抛洒传单，瓦解敌方作战人员的士气。

长远来看，A160T有可能发展成为一种武装无人机，用于镇压叛乱等军事行动。2008年1月，波音公司开始在一架A160T上实施武器化改装，并在7月开幕的范堡罗航展上首次公开展出。可以看出，这架A160T的机身两侧安装了短翼，分别可以携带4枚AGM－114“海尔法”空地导弹，漆黑的外表已经隐约透露出一丝杀气。机身上的项目标识形象地描绘出一只形似拳击手的蜂鸟，旨在传递出A160T能够具备武装打击能力的信息。目前，波音公司已经利用这架A160T武装无人机参与到特种作战测试评估中，全面验证挂装导弹之后将对气动性能产生何种影响。

从当前评估试飞的进展来看，A160T的各项关键技术已经趋于成熟，发展成为一种批生产型号应该指日可待。目前，SOCOM尚未制订出有关A160T的具体作战需求，美国陆军仍在评估A160T用于FCS计划的可行性，因此都还没有提出明确的采购计划。如果近期能够获得军方的正式订货，A160T最快将在2012年投入作战使用。此外，波音公司已经在寻找新的发展契机，一旦获得批准，将在国际市场上销售这种无人机。

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